생태적 도시개발을 위한 물순환 체계 확보방안 연구 : 분산식 빗물관리를 중심으로
Maintenance of Water Cycle for Ecological Urban Development:
Focusing on Decentralized Rainwater Management
국토연 2005-24 ․ 생태적 도시개발을 위한 물순환 체계 확보방안 연구
글쓴이․한영해, 최영국, 이태구 / 발행자․최병선 / 발행처․국토연구원 출판등록․제2-22호 / 인쇄․2005년 12월 26일 / 발행․2005년 12월 31일
주소․경기도 안양시 동안구 관양동 1591-6 (431-712) 전화․031-380-0426(출판팀) 031-380-0114(대표) / 팩스․031-380-0474
값․6,000원 / ISBN․89-8182-354-5 http://www.krihs.re.kr
Ⓒ2005, 국토연구원
＊이 연구보고서의 내용은 국토연구원의 자체 연구물로서 정부의 정책이나 견해와는 상관없습니다.
국토연 200524
생태적 도시개발을 위한 물순환 체계 확보방안 연구 - 분산식 빗물관리를 중심으로 -
Maintenance of Water Cycle for Ecological Urban Development:
Focusing on Decentralized Rainwater Management
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한영해 ․ 최영국 ․ 이태구
연 구 진
연구책임 한영해 에코아르케 생태도시건축연구소장 최영국 연구위원
외부연구진 이태구 세명대학교 교수
연구심의위원 윤양수 선임연구위원(주심) 김종원 연구위원
정석희 선임연구위원 박은관 연구위원 양병이 서울대학교 교수
연구협의(자문)위원 김영란 서울시정개발연구원 연구위원 김유태 건설교통부 수자원정책팀 김현수 한국건설기술연구원 수석연구원 양병이 서울대학교 교수
최일홍 주택도시연구원 수석연구원 최지용 한국환경정책평가연구원 부장
P ․ R ․ E ․ F ․ A ․ C ․ E
발 간 사
20세기 후반 전 세계적으로 논의되던 ‘지속가능한 개발’ 개념은 21세기 초반의 모든 환경․경제․사회분야를 이끌어 나가는 행동전략이 되었다. 공간계획에 있 어서도 개발과 환경보전이라는 개념은 이미 상호 보완적 개념으로 자리 잡고 있 다. 그러나 한편에선 실제 개발과 보전이라는 입장이 부딪히면 개발논리가 우선 되는 게 지금의 현실이다.
최근 10여 년간에 발생된 국지성 호우로 인한 도시홍수, 열섬현상 등은 도시화 로 인해 더 큰 피해가 발생하는 까닭에 도시개발 과정상에 새로운 전환이 요구되 었다. 즉, 생태적 도시개발 개념이 확산되고, 이를 위해 자연적인 물순환 체계를 확보하는 것이 중요한 과제로 인식되기에 이르렀다. 그러나 국토계획법에 의하 여 수립되는 일련의 계획을 보면 물순환에 대한 규정은 담고 있으나 실제 토지이 용계획 등 개발계획을 수립하면서 “어떻게”, “어느 분야”에서 물순환 내용을 다 룰 것인가에 대한 구체적 언급은 미흡했던 게 사실이다. 이에 공간계획 차원에서 물순환 구축을 위해 다양한 실천수단 및 접근방향을 제시하는 것이 필요하였다.
이러한 측면에서 본 연구는 기존의 생태적 도시개발과 관련된 연구가 토지이 용, 녹지, 물, 에너지 등 전반적인 내용을 다룬 것에 반해 각론으로 들어가 물순환 관점에서 구체화된 적용방안을 제시하였다는데 주목할 만하다. 또한 기존연구들 이 단편적으로 설계기법이나 기술개발 중심으로 빗물이용, 침투, 저류를 다루었
던 것과 달리 물순환 차원에서 이러한 기술을 통합적으로 공간계획상에 구현될 수 있도록 제도적․계획적 실천수단을 제시한 것은 앞으로 이와 관련된 연구에 많은 시사점을 남긴다.
이제까지 수해방지 중심의 빗물관리로 인해 간과하였던 문제점들을 극복하고 자 새롭게 제기하는 분산식 빗물관리의 접근방법들을 바탕으로 물순환 구축을 위한 관련연구가 활성화되고 많은 진전이 있기를 바란다.
본 연구에 연구책임자로 참여한 한영해 박사와 최영국 연구위원의 열정과 노 고를 치하하며 함께 연구진에 참여한 세명대학교의 이태구 교수에게 감사의 말 씀을 드린다. 연구수행 과정에서 전문적인 지식으로 연구의 방향과 내용에 큰 도 움을 주었던 양병이 교수, 최지용 박사, 김현수 박사, 김영란 박사, 최일홍 박사 그리고 오선영 연구원에게 특별한 감사의 말씀을 드린다.
2005년 12월 국토연구원장 최 병 선
F ․ O ․ R ․ E ․ W ․ O ․ R ․ D
서 문
최근의 도시개발에 있어서 환경성을 강화하고 지속가능한 발전을 도모하기 위 한 움직임이 활발하다. 이제까지의 도시환경은 계속되는 개발로 인해 불투수 포 장면적이 증가하고, 자연의 순환성이 파괴된 채 생태계 기반으로서의 토양은 훼 손되는 등 총체적으로 도시생태계에 좋지 않은 영향을 주었다. 특히 도시개발에 의한 유출량 증가 및 증발산, 침투감소 등으로 자연적인 물순환 체계가 파괴되면 서 이를 극복하기 위한 조치들이 활발히 논의 되어왔다.
독일이나 일본 등 선진국에서는 지난 80년대 이후부터 도시지역에 빗물을 지 역적으로 분산시켜 지하로 침투시키는 새로운 방법과 시설들이 개발되었다. 이 는 곧 지속가능한 도시개발 개념과 친환경 주거․건축이라는 방향과도 일맥상통 하고 있다. 지역 내에서 빗물을 침투․저류함으로서 물순환 개선 뿐 아니라 건강 한 토양기반을 조성한다는 것과 다양한 생물이 함께 서식할 수 있는 공간을 조성 한다는 면에서도 물순환 구축은 그 의미가 크다. 또한 지역 내 지하수 함양 뿐 아니라 하수관거나 정화시설, 배수시설에 부하를 경감시키는 등 경제적으로나 생태적으로 가치 있는 방안이다.
따라서 개발 이후에도 자연환경에의 영향을 줄이고 물순환을 유도함으로 생태 적 여건을 유지하기 위한 방안의 하나로 분산식 빗물관리를 제안하였다. 분산식 빗물관리는 빗물을 가능한 한 발생지점(on-site)에서 이용 및 침투, 저류를 통해
지역 내 분산식(decentralized)으로 처리하는 방식이다.
본 연구는 생태적으로 도시를 개발하는데 있어 자연적인 물순환 확보가 주요 한 이슈임을 제시하며, 현 계획체계에서 이것이 제대로 이루어지지 않고 있는 원 인을 분석하였다. 자연적인 물순환 확보를 위한 대안의 하나로서 분산식 빗물관 리를 제안하였으며, 이것이 제도적으로 체계를 갖추어 실효성 있는 방안이 될 수 있도록 다양한 실천수단을 제안하였다.
향후 도시지역에 자연적인 물순환 체계가 구축되기 위해서는 도시의 빗물관리 계획이 공간계획과 연계되어야 한다는 것과 현재 논의되고 있는 물순환 구축을 위한 계획지표, 계획체계 등이 법적 구속력을 가짐으로써 실천성이 확보되어야 한다.
2005년 12월 에코아르케 생태도시건축연구소장 한 영 해
S ․ U ․ M ․ M ․ A ․ R ․ Y
요 약
최근 들어 도시지역에서 물순환에 대한 관심이 높다. 아스팔트와 콘크리트가 지표를 덮음으로써 빗물은 더 이상 땅속으로 스며들지 못하고 있다. 기존 녹지와 자연지반이 훼손되면서 증발산량이 줄어들고 있다. 흐르던 빗물이 고여 있을 웅 덩이도, 구불구불한 하천도 반듯한 수로로 바뀌면서 자연스럽게 순환되던 물의 흐름이 막히게 된 것이다.
이렇게 되면서 그 영향은 고스란히 우리에게로 돌아오고 있다. 한여름 밤의 열 섬현상이나 집중호우로 인한 홍수, 메말라버린 하천들에서 그 심각성을 인식하 게 된다. 그래서 그동안 개발로 치닫는 과정에서 간과했던 자연적인 물의 순환을 다시금 되돌리려는 움직임이 일어나고 있다.
제1장 서론
본 연구는 도시개발에 있어서 물순환을 고려하는 계획이 왜 이루어지지 않고 있는지에 대한 문제제기에서 시작되었다. 제도적으로 친환경개발이나 물순환이 가능하도록 명시는 하고 있으나 이것이 계획과 현실에서 반영되지 않는 원인을 살펴보았다. 또한 외국사례를 검토하여 정책적 시사점을 도출하고 우리에게 적 용가능한가를 검토하였다. 이 연구는 도시개발에 있어서 우리나라의 강우특성과
도시개발양상을 고려하여 자연적인 물순환을 확보하기 위해 필요한 과제를 제안 하는데 초점을 맞추었다. 개발을 위한 공간계획은 환경적 지속성을 확보한다는 원칙의 표명과 함께, 이를 각 계획상에 실천할 수 있는 공간계획지표 및 계획체 계를 구축해야 한다는 결론을 제시하였다.
제2장 물순환과 분산식 빗물관리의 개념
최근 생태적인 도시개발과 함께 물순환이 논의되는 배경 및 이와 관련된 연구 를 검토하였다. 이를 바탕으로 도시지역의 불투수면 확대와 중앙집중식 빗물처 리에서 발생하는 문제점을 극복하기 위한 방안으로서 분산식 빗물관리를 제안하 였다. 지역 내에서 발생하는 유출수를 현지에서 처리하기 위하여 빗물이용, 침투, 저류시설을 설치하고 이를 공간계획상에 적용하기 위한 방법론을 검토하였다.
도시지역에서 분산식 빗물관리의 주요목적은 빗물의 침투․유출율, 증발산율 을 자연계와 같은 수준으로 유지시키는 것이다. 그러나 오늘날의 고밀화 된 도시 개발 양상을 고려할 때, 증가하는 유출량을 컨트롤할 수 있는 방안이 함께 적용 되어야 할 것이다. 여기에서 검토된 분산식 빗물관리의 개념이나 주요 계획내용 을 토대로 물순환 체계를 확보하기 위한 방안을 제시하게 된다.
제3장 도시개발에 의한 물순환 변화 현황 및 문제점
도시개발에 의한 물순환 변화 현황 및 이러한 변화를 공간계획상에 수용․해 결하지 못하고 있는 문제점을 제도적 관점에서 살펴보았다. 택지 및 단지개발 사 업으로 발생되는 물순환 변화양상을 분석한 결과, 택지개발 단계에서는 개발 전․후의 총유출량 변화가 약 10～20% 증가되는 것으로 나타났다. 단지개발이 이루어진 후에는 불투수면적률이 50～70%로 증가하면서 유출율 또한 약 10～
40% 정도 증가됨을 알 수 있었다. 이러한 증가량을 현지에서 증발산, 침투, 저류 로 처리한다면 도시개발로 인한 물순환에 미치는 영향을 줄일 수 있을 것이다.
즉, 토지이용에 따라 인위적으로 변화된 물순환 체계를 볼 때, 자연적인 물순환 체계로 바꾸는 것이 생태적 도시조성을 위한 주요 과제라 하겠다.
그러나 아직까지 분산식으로 빗물을 처리할 수 있도록 관련법이나 제도가 체 계적으로 마련되지 못한 것으로 나타났다. 주로 개별적으로 치수․재해방지 차 원에서 시설기준이나 지침 등을 규정하고 있다. 또한 공간계획 시 친환경적으로 접근할 것을 명시하고 있으나 이를 실현화 할 수 있는 계획체계 및 실천수단이 없는 실정이다.
제4장 외국사례 검토
독일사례를 중심으로 공간계획상에 분산식 빗물관리가 가능할 수 있게 하는 요인을 분석하였다. 기본적으로 독일은 생태적인 도시개발이 될 수 있도록 공간 계획을 수립할 것을 관련 제도상에 명시하고 있다. 또한 물순환을 도모하기 위한 구체적인 실천수단으로 용도지역에 따라 불투수포장률을 제한하거나 개발에 따 른 자연훼손에 대해 보상조치, 우수세 도입, 경관생태계획 수립 등 다양한 조치 들을 취하고 있음을 알 수 있었다.
그러나 실질적으로 위와 같은 조치들이 발휘될 수 있는 이유는 빗물이용이나 침투․저류에 관한 계획지침 및 설계기준이 개발되고, 다양한 환경정보가 구축 됨으로써 가능하게 되었다.
제5장 생태적 도시개발을 위한 물순환 체계 확보방안
국내 여건 및 독일사례에서의 시사점을 바탕으로 제도적 측면과 계획적 측면 에서 국내에 적용 가능한 방안을 제시하였다. 우선적으로 생태적 도시개발에 대 한 주요원칙을 법적으로 정립하는 것이 필요하다. 둘째, 관련법 및 규정에서 표 명된 물순환 관련내용을 실천할 수 있는 수단을 확보하는 것이다. 대단위 개발사 업에 대해 계획지표로서 최종유출허용량을 제시하는 것과 불투수포장률, 환경계 획 체계의 수립, 우수세 도입 등을 제안하였다. 셋째, 계획지침 개발이나 계획․
평가에 필요한 환경정보를 구축함으로 계획수립과 관련하여 제반여건 및 지원수 단을 구축하는 것이 요구된다. 분산식 빗물관리를 적용하는 데 있어서는 기존시 가지의 경우 도시환경 개선을 위한 재생․복원 프로그램과 연계하는 방안을, 신
시가지의 경우 개발로 인한 환경훼손의 저감 및 보상조치로 분산식 빗물관리를 의무적으로 시행하는 방안을 제시한다.
제6장 결론
본 연구는 물순환 체계를 구축하기 위한 방안의 하나로 분산식 빗물관리를 제 안하였다. 생태적으로 도시를 개발하기 위해 물순환 측면에서 구체적 방안을 모 색하였다는데 의의를 갖는다.
본 연구를 통하여 기대되는 효과는 첫째, 분산식 빗물관리를 위한 공간계획과 의 연계방안의 향후 계획체계 개선에 활용, 둘째, 관련 법 제도 제동 또는 개선방 안의 기초마련, 분산식 빗물관리계획내용의 도시관리계획, 지구단위계획 그리고 건축계획에서의 구체화, 분산식 빗물관리를 위해 필요한 재원 확보 방안으로서 제안된 우수세 검토, 분산식 빗물관리를 위한 계획지침 작성의 기초자료 마련 등 이다.
제도적 관점에서 분산식 빗물관리가 이루어지기 위해 검토되어야 하는 내용 을 주로 다루었으며, 연구기간(2005년 7월~2005년 12월)의 제약으로 인해 실제 계획내용 자체 및 분산식 빗물관리에 대한 포괄적인 내용에 대해서는 충분히 다 루지 못하였다.
본 연구결과 정책적인 시사점은 다음과 같다.
첫째, 도시의 빗물관리는 공간계획과 연계되어야 한다는 것이다.
둘째, 현재 논의되고 있는 물순환 구축을 위한 계획지표, 계획체계 등이 법적 구속력을 가짐으로써 실천성이 확보되어야 한다.
셋째, 분산식 빗물관리계획의 내용상 수문해석 내용과 공간계획의 접목이 필 요하다.
넷째, 분산식 빗물관리는 비단 물 분야뿐 아니라 녹지, 토양, 토지이용과 밀접 한 관련이 있으므로 이들을 고려할 수 있게 각 요소별 공통정보를 구축하여야 한다.
다섯째, 사회 전반에 걸쳐 환경지향적 패러다임이 확산될 수 있도록 홍보 및
교육이 필요하다.
향후 도시공간에서 생태적 도시개발을 위한 물순환이 제대로 이루어지기 위해 서는 많은 문제들을 함께 검토하여야 하고 또한 시행착오를 거쳐야 할 것이다.
따라서 다음과 같은 후속연구를 제안한다.
첫째, 분산식 빗물관리 계획지침 개발, 둘째, 분산식 빗물관리를 위한 계획지 표 연구, 셋째, 분산식 빗물관리 시범사업 추진방안, 넷째는 공통 기초환경정보 구축에 관한 연구, 다섯째, 빗물이용․침투․저류 관련기술 개발 등이다.
T ․ E ․ R ․ M ․ S
용어 해설
물순환 체계 강우가 발생하여 지표면에서 유출되고 대기 중에서 증발되어 다시 강우 로 나타나는 순환체계를 의미한다. 이 과정에서 지표유출과 식물에 의한 증발산, 토양침 투, 저류, 지하수․하천수로 분산 이동된다.
분산식 빗물관리 유출이 발생하는 지역 내에서 빗물의 증발산, 침투, 저류를 도모함 으로써 자연적인 물순환이 이루어지도록 처리하는 방식이다. 자연소재의 침투․저류시 설을 위주로 설치하고, 유출수의 수질정도에 따라 전처리시설을 연결한다.
불투수포장률 개별필지에서 건축면적과 외부공간의 도로, 주차장, 기타 부속건물 등 콘크리트나 아스팔트로 포장된 면적 비율을 의미한다. 이때 지붕 녹화된 건축면과 투 수포장재로 조성된 주차면 등은 불투수포장면적에서 제외된다.
빗물저류시설 빗물의 유출을 일시 중단시켜 지표면이나 지하부에 저류하는 시설이 다. 외부공간에 조성되는 저류연못이나 빗물이용을 목적으로 설치하는 저장조, 학교나 공원지하에 조성되는 저류시설 모두를 포함한다.
빗물침투시설 토양으로 빗물을 침투시킬 목적으로 설치되는 시설로서 지표면에 개 방된 형태와 지하에 매설되는 형태로 구분된다. 주로 개거형 침투시설은 침투과정에서 증발산도 함께 일어나며 토양과 식물 등에 의해 자연정화 기능도 갖게 된다. 예로 잔디 블럭포장, 잔디수로, 투수연못, 투수구덩이-자갈층조합시설 등이 이에 해당한다. 지하매 립형태의 침투시설은 침투트렌치, 침투조, 유공관-자갈층 조합시설 등이 있다.
생태적 도시개발 도시를 개발하는데 있어서 최대한 자연이 갖는 안정성, 순환성, 다양성을 확보할 수 있도록 개발하는 방식을 말한다. 이를 위해 개발과정에서 도시의 녹
지․물․토양․에너지․폐기물 부문계획과 관련, 자연계에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 접근방법을 채택하게 된다.
생태면적률 생태면적률은 도시공간의 생태적 건전성 유지․개선을 유도하기 위한 환경계획지표의 하나로서 전체 공간계획 대상 면적 대비 자연의 순환기능을 가진 면적 의 백분율로 나타낸 것이다. 주로 토양과 물순환 관점에서 공간의 유형과 가중치를 구분 하여 생태면적율을 산정한다.
수문변화 도시개발로 인해 불투수포장면이 증가하면서 자연계에서 일어나는 것보다 첨두유출량 및 총유출량이 증가하고 첨두유출이 발생하는 시간(첨두시간)이 감소되는 변화를 의미한다.
지원수단 법적․제도적으로 체계를 갖추어야 하는 사항은 아니나 분산식 빗물관리를 수행할 때 요구되는 각종 지침 및 평가․분석에 기초가 되는 자료, 관련시설 및 기술 등 을 의미한다.
최종유출허용량 개발지역에서 최종적으로 연결되는 공공 우수관거나 하천에 유출 또는 방류되는 양을 제한하는 개념이다. 최종유출허용량의 산정은 개발 전 최종지점의 관거유출량 또는 하천방류량에 개발로 인해 불가피하게 발생되는 유출증가분을 합하여 산정하게 된다.
C ․ O ․ N ․ T ․ E ․ N ․ T ․ S
차 례
발 간 사 ···ⅰ 서 문 ··· ⅲ 요 약 ··· ⅴ 용어해설 ··· ⅸ
제 1 장 서 론
1. 연구배경 및 목적 ··· 1
2. 연구범위 ··· 3
3. 연구방법 ··· 4
제 2 장 물순환과 분산식 빗물관리의 개념 1. 생태적 도시개발을 위한 물순환 확보논의 ··· 5
1) 논의 배경 ··· 5
2) 분산식 빗물관리 관련 연구 ··· 9
2. 분산식 빗물관리의 접근방법 ··· 12
1) 분산식 빗물관리의 개념 ··· 12
2) 분산식 빗물관리의 접근방법 ··· 13
3. 분산식 빗물관리계획의 주요내용 ··· 15
제 3 장 도시개발에 의한 물순환 변화 현황 및 문제점
1. 도시지역의 빗물관리 현황 ··· 19
1) 강우사상의 특성 ··· 19
2) 중앙집중식 빗물관리 ··· 21
2. 도시개발에 의한 물순환 변화 ··· 23
1) 택지개발사업지역의 유출량 변화 ··· 23
2) 단지개발에서의 유출량 변화 ··· 25
3. 분산식 빗물관리를 위한 관련 법․제도 ··· 28
1) 관련시설에 관한 규정 ··· 28
2) 공간계획의 친환경성 유도 규정 ··· 31
3) 문제점 및 시사점 도출 ··· 33
제4장 외국사례 검토 - 독일사례를 중심으로 1. 사례검토방향 ··· 35
1) 검토배경 및 목적 ··· 35
2) 독일의 분산식 빗물관리 배경 ··· 36
2. 분산식 빗물관리를 위한 제도 및 수단 ··· 37
1) 물관련 법에서의 규정 - 지역 내 빗물처리 및 이용 ··· 37
2) 공간계획상의 관련규정 및 조치 ··· 39
3) 환경계획상의 물순환 조치 ··· 42
4) 분산식 빗물관련 지침 및 설계기준 ··· 43
5) 경제적 조치로서의 우수세 도입 ··· 46
6) 환경관련 정보의 구축 ··· 48
7) 기타 관련 프로그램의 실시 ··· 52
3. 시사점 및 적용가능성 ··· 53
1) 시사점 ··· 53
2) 한계 및 적용가능성 ··· 54
제5장 물순환 체계 확보방안
1. 물순환 체계 확보방안 도출 ··· 55
2. 물순환 체계 확보방안 ··· 57
1) 환경훼손에 대한 보상원칙 정립 : 국토계획 관련제도에서 명시 ··· 57
2) 실천수단의 확보 ··· 58
3) 지원수단의 개발 ··· 68
3. 분산식 빗물관리의 적용방안 ··· 74
제6장 결 론 1. 연구의 기대효과 ··· 77
2. 연구의 한계 ··· 78
3. 정책적 시사점 및 향후 연구과제 ··· 79
참고문헌 ··· 83
SUMMARY ··· 89
C ․ O ․ N ․ T ․ E ․ N ․ T ․ S
표 차 례
<표 2-1> 공간계획 위계에 따른 분산식 빗물관리의 접근방향 ··· 15
<표 3-1> 중앙집중식 빗물관리와 분산식 빗물관리의 비교 ··· 22
<표 3-2> 택지개발사업 전, 후 총유출량 변화율 ··· 24
<표 3-3> 개발 전 토지지목현황과 불투수포장률 ··· 26
<표 3-4> 개발유형, 단지규모에 따른 토지이용현황 비교 ··· 27
<표 4-1> 독일의 빗물관리 관련지침 ··· 45
<표 4-2> 각 도시별 우수세율(2000년 현재) ··· 47
<표 4-3> 기존 하수세와 우수세 적용결과 예 ··· 48
<표 4-4> 베를린 환경지도 목록(물부문) ··· 50
<표 5-1> 최종유출허용량 산정을 위한 관련정보 ··· 60
<표 5-2> 최대 허용 불투수포장면 산정 예 ··· 61
<표 5-3> 분산식 빗물관리 계획지침의 구성 및 주요내용(안) ··· 69
<표 5-4> 개발유형별 분산식 빗물관리의 적용방안 ··· 75
C ․ O ․ N ․ T ․ E ․ N ․ T ․ S
그 림 차 례
<그림 1-1> 연구 수행체계 ··· 4
<그림 2-1> 생태적 도시개발과 물순환 체계 확보 ··· 6
<그림 2-2> 도시개발의 정도와 물수지와의 관계 ··· 7
<그림 2-3> 유역내 불투수포장률과 유출용적계수간의 관계 ··· 9
<그림 2-4> 개별대지에서의 분산식 빗물관리 예 ··· 13
<그림 2-5> 단지차원에서의 분산식 빗물관리 예 ··· 14
<그림 2-6> 분산식 빗물관리계획의 주요내용 및 고려요소 ··· 16
<그림 3-1> 국내 강우특성 ··· 20
<그림 3-2> 강우강도별 경년변화 ··· 21
<그림 3-3> 강우강도 20㎜/hr 이상인 빈도수(1961-2000, 서울) ··· 21
<그림 3-4> 불투수포장률에 따른 물수지 변화 ··· 28
<그림 3-5> 저류지의 다목적 이용 예(좌: 군포․산본지구, 우: 대전노은1지구) ·· 30
<그림 4-1> B－Plan상에 투수포장을 명시한 예 ··· 41
<그림 4-2> 부속건물 위치 및 면적규정을 통한 투수면 확보 예 ··· 41
<그림 4-3> B－Plan상의 빗물 저류공간 위치 지정 예 ··· 42
<그림 4-4> B－Plan상의 투수시설 종류 및 위치 지정 예 ··· 42
<그림 4-5> 베를린 지하수위도(2003년) ··· 51
<그림 4-6> 1989－2002년의 지하수위 변동사항 ··· 51
<그림 5-1> 물순환 체계 확보방안의 주요내용 ··· 56
<그림 5-2> 최종유출허용량 적용개념 ··· 59
<그림 5-3> 환경계획으로서의 분산식 빗물관리계획 ··· 65
<그림 5-4> 분산식 빗물관리 계획과정 ··· 70
<그림 5-5> 베를린 북부 하천체계 정보 ··· 72
<그림 5-6> 지하수위도 작성 예 ··· 72
1
C ․ H ․ A ․ P ․ T ․ E ․ R ․ 1서 론
지속가능한 개발에 대한 사회적 인식이 보편화되고 있는 가운데 이를 공간계획상에 구체화할 수 있는 방안이 논의 중에 있다. 본 연구는 도시개발에 있어서 물순환을 고 려하는 계획이 왜 이루어지지 않고 있는지에 대한 문제제기에서 시작되었다. 도시지 역 내에 자연적인 물순환 체계를 구축하기 위해서는 관련기술 및 시설개발, 계획 기법 의 개발, 이를 제도적으로 구체화하는 방법이 통합적으로 이루어져야 한다. 본 연구에 서는 제도적으로 친환경개발이나 물순환에 대해 명시는 하고 있으나 이것이 계획과 현실에서 반영되지 않는 원인과 해결방안을 제안하였다.
1. 연구배경 및 목적
1) 연구배경
20세기 후반 전 세계적으로 논의되던 ‘지속가능한 개발’ 개념은 21세기 초반의 모든 환경․경제․사회분야를 이끌어 나가는 행동전략이 되었다. 국내에서도 1990년대 이후 생태적 도시개발에 대한 공감대 형성과 함께 다양한 분야에서 구 체적인 방안을 논의되고 있다. 최근에 토지이용, 녹지, 물, 에너지 및 물질측면에 서 안정성과 순환성, 자립성을 확보하고자 하는 계획 및 설계기법에 대한 연구가 진행되고 있다. 특히, 생태적으로 도시개발을 하기 위해서는 자연적인 물순환 체 계를 확보하는 것이 매우 중요한 과제로 인식되고 이를 실현할 수 있는 구체적
방안이 요구되고 있다.
그러나 현실은 그렇지 못한 게 사실이다. 계속되는 개발로 인해 불투수 포장면 적이 증가하고, 이로 인해 빗물의 자연 침투 및 증발․저류가 어렵고 생태계 기 반으로서의 토양은 훼손됨으로서 총체적으로 도시생태계에 좋지 않은 영향을 주 고 있다. 또한 개발 후 관거 증설, 하천개도 등으로 총 유출량 및 첨두유량이 증 가 증가됨으로서 대상지역 및 인근지역에 홍수피해를 발생시키고 있다. 따라서 개발 이후에도 자연환경에의 영향을 줄이고 물순환을 유도함으로 생태적 여건을 유지하기 위한 방안의 하나로 분산식 빗물관리 방안이 대두되고 있다. 분산식 빗 물관리는 빗물을 가능한 한 발생지점(on-site)에서 이용 및 침투, 저류를 통해 지 역 내 분산식(decentralized)으로 처리하는 방식이다.
국내에서도 빗물의 이용․침투․저류에 관한 관심과 연구가 활발히 진행되고 있는 추세이다. 주로 행정자치부와 환경부에서 수해방지 차원의 빗물침투․저류 와 대체수자원으로서의 빗물활용을 중심으로 진행되고 있다. 이는 우리나라의 강우패턴이나 고밀도 개발 등 국내여건을 고려한 현상으로 해석된다. 이러한 연 구는 대부분 빗물을 치수와 이수적 개념에서 접근한 또 다른 형태로 진행되고 있다 하겠다. 최근 도시에서의 환경성 확보가 강조되면서 수해에 대한 안정성 뿐 만 아니라 쾌적성․생태적 다양성을 확보하고자 하는 방향으로 전환되고 있다.
이로서 토지이용과 연계하여 공간계획상에 물순환을 구현할 수 있는 계획수단 등이 요구되고 있다.
현재 분산식 빗물관리와 관련된 기술이나 계획지침이 부분적으로 이루어지고 법적으로도 물순환을 확보하도록 명시하고 있으나 이러한 사항들이 토지이용계 획이나 환경계획 수립단계에서 체계적으로 구현하는 데는 한계가 있어 왔다. 즉, 공간계획 법 및 관련지침에는 개발 시 친환경성을 유도하고 빗물의 이용․침 투․저류시설을 설치하도록 규정하고 있다. 또한 토양기능 및 물순환 체계를 확 보하기 위한 자연지반율, 생태면적률 등 부분적으로 이와 관련된 계획지표가 개 발되고 있다. 부분적으로 옥상녹화나 투수성포장, 빗물이용․침투시설 등이 개 발되고 있으며, 저부하형 설계기법이나 자연배수설계 기법 등 설계적으로 이를
가능하게 하는 기법들이 개발되고 있다. 그러나 각각의 해결방법들은 연구가 활 발하게 진행되고 있으면서도 이것이 제도적으로 그리고 체계적으로 실제 개발에 적용되지 못함으로써 결과적으로 도시지역에서의 물순환 확보가 어려운 실정이 다. 최근 생태적 도시개발에 대한 관심이 높아지면서 자연에 가까운 물순환 체계 를 이루기 위한 다양한 실천수단을 요구하게 되었다.
2) 연구목적
본 연구의 목적은 생태적 도시개발방안의 하나로 제시되고 있는 물순환 체계 를 구현하는 수단으로서 분산식 빗물관리의 필요성을 제기하는데 있다. 따라서 계획수립단계에서 분산식 빗물관리를 위한 어떠한 수단들이 있는지 그리고 그것 을 이루기 위한 제도적 그리고 정책적 대안을 제시하는데 연구초점을 맞추도록 하였다. 이를 위하여 현행 도시개발상의 문제점 및 법적․제도적 한계를 분석하 고 외국사례에서 보여주는 실천사례를 토대로 도시개발상에 물순환이 이루어지 기 위해 필요한 방안을 제안하고자 한다.
2. 연구범위
본 연구는 생태적으로 도시를 개발하는데 있어 자연적인 물순환 확보가 주요 한 이슈임을 제시하며, 현 계획체계에서 이것이 제대로 이루어지지 않고 있는 문 제점을 분석한다. 자연적인 물순환 확보를 위한 대안의 하나로서 분산식 빗물관 리의 중요성과, 이것이 제도적으로 체계를 갖추어 실효성 있는 방안이 될 수 있 도록 실천수단을 제시하는데 초점을 두어 연구를 진행한다.
도시개발에 의한 물순환 변화 현황 및 문제점은 현재의 도시개발 양상과 제도 적 관점에서 시사점을 도출하기 위하여 분석한다. 이를 위해 택지개발사업과 단 지개발 단계에서 물순환 변화 양상을 분석하고 관련법이나 제도상에 이를 고려 하지 못하는 원인을 분석한다. 선진외국의 공간계획과 물순환 확보 조치 사례를
분석함으로써 물순환 구축을 위한 적용방안을 도출한다.
본 연구는 주로 신규개발지역을 대상으로 대규모 택지개발범위에서 개별필지 에 이르기까지 적용할 수 있는 방안을 모색하고자 한다.1) 이 연구에서는 분산식 빗물관리를 위한 관련기술 및 설계기법, 계획방법론에 대한 내용은 연구범위에 서 제외한다.
3. 연구방법
연구방법은 분산식 빗물관리 관련 문헌연구와 국내 도시개발 및 물순환 변화 현황을 분석하기 위해 정량적 분석 및 통계분석을 하였다. 외국사례 연구는 관련 제도 및 법령, 인터넷을 통한 문헌 검색 결과를 토대로 수행하였다.
생태도시 및 단지개발, 물관리 관련 전문가들과 협의회를 개최하여 국내 공간 계획상의 물순환 확보를 위한 적용방안을 도출하였다.
문 제 의 제 기 문 제 의 제 기
선 행 연 구 검 토 및 연 구 방 향 설 정 선 행 연 구 검 토 및
연 구 방 향 설 정
현 행 도 시 개 발 로 인 한 물 순 환 변 화 분 석 현 행 도 시 개 발 로 인 한
물 순 환 변 화 분 석
외 국 의 공 간 계 획 과 물 순 환 확 보 조 치 사 례 검 토
외 국 의 공 간 계 획 과 물 순 환 확 보 조 치 사 례 검 토
한 계 및 당 면 과 제 도 출 한 계 및 당 면 과 제 도 출
공 간 계 획 상 물 순 환 확 보 를 위 한 계 획 수 단 제 시 공 간 계 획 상 물 순 환 확 보 를
위 한 계 획 수 단 제 시 문 제 의 제 기 문 제 의 제 기
선 행 연 구 검 토 및 연 구 방 향 설 정 선 행 연 구 검 토 및
연 구 방 향 설 정
현 행 도 시 개 발 로 인 한 물 순 환 변 화 분 석 현 행 도 시 개 발 로 인 한
물 순 환 변 화 분 석
외 국 의 공 간 계 획 과 물 순 환 확 보 조 치 사 례 검 토
외 국 의 공 간 계 획 과 물 순 환 확 보 조 치 사 례 검 토
한 계 및 당 면 과 제 도 출 한 계 및 당 면 과 제 도 출
공 간 계 획 상 물 순 환 확 보 를 위 한 계 획 수 단 제 시 공 간 계 획 상 물 순 환 확 보 를
위 한 계 획 수 단 제 시
<그림 1-1> 연구 수행체계
1) 기존지역의 경우는 개발밀도나 토지확보의 어려움 등으로 물순환 구축을 위해서는 더 많은 요소들을 고려해야 한다. 따라서 본 연구에서는 신규개발지역에서 적용 가능한 방안을 도출하고 이 결과를 기 존 지역의 재개발․재건축시 적용방안을 부분적으로 제시하고자 한다.
2
C ․ H ․ A ․ P ․ T ․ E ․ R ․ 2물순환과 분산식 빗물관리의 개념
최근 생태적인 도시개발에 대한 인식이 확산되면서 개발 이후에도 자연적인 물순환 체계를 확보하고자 하는 노력이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기존의 도시개발과 정에서 발생하는 물순환 왜곡현상을 극복하기 위한 방안으로서 분산식 빗물관리를 제 안하였다. 분산식 빗물관리는 지역에서 발생하는 유출수를 빗물이용 및 침투․저류시 설 등을 이용하여 현지에서 처리하는 방식이다. 본 장에서는 공간유형별 분산식 빗물 관리의 접근방법과 주요 계획내용에 대해 알아보았다.
1. 생태적 도시개발을 위한 물순환 확보논의
1) 논의 배경
(1) 도시개발에 의한 수문변화
최근의 도시개발에 있어서 환경성을 강화하고 지속가능한 발전을 도모하기 위 한 움직임이 활발하다. 생태적으로 도시가 개발되기 위해서는 녹지, 토양, 물, 에 너지, 폐기물분야 등 각 환경분야에서 개발 이후에도 안정성과 순환성, 자립성이 확보되어야 한다(<그림 2-1> 참조). 특히 도시개발에 의한 유출량 증가 및 증발 산, 침투감소 등으로 자연적인 물순환 체계가 파괴되면서 이를 극복하기 위한 조 치들이 필요하다.
생 태 적 도 시 개 발
녹 지 폐 기 물
에 너 지 토 양
물
안 정 성 자 립 성
순 환 성
분 산 식 빗 물 관 리 의 적 용 생 태 적 도 시 개 발
녹 지 폐 기 물
에 너 지 토 양
물
안 정 성 자 립 성
순 환 성
분 산 식 빗 물 관 리 의 적 용
<그림 2-1> 생태적 도시개발과 물순환 체계 확보
도시개발에 의해 나타나는 물리적 현상 중의 하나가 불투수면의 증가이고, 이 로 인해 발생되는 수문변화는 첨두유출량 및 총유출량의 증대, 첨두시간의 감소 로 나타난다. 이러한 현상의 주요원인은 사회․경제적인 요인으로 인구 전체의 50%이상이 도시지역으로 집중되어 토지이용도가 극대화되면서 발생한다. 하천 변의 저지대에까지 생활공간이 생겨나면서 과거에 비해 동일한 호우에 대해서도 침수피해를 입을 우려가 많아지고 있다.
뿐 만 아니라 토양을 기반으로 하는 생태계의 조건을 악화시킴으로서 투수면 감소와 이로 인해 침투와 증발산량의 감소에 대한 대책도 필요하게 되었다. <그 림2-2>에서 보는 바와 같이, 자연상태에서는 증발산 비율이 높고 유출비율이 낮 으나 개발에 따른 불투수 포장률이 커짐에 따라 유출량이 많아지고 상대적으로 증발산, 침투량이 적어짐을 알 수 있다. 따라서 지역에 투수면을 확보한다는 것 은 개발로 인한 수문변화를 최소화하는 가장 기본적인 접근방법이 될 것이다.
<그림 2-2> 도시개발의 정도와 물수지와의 관계
자료: Ted Mondale. 2001. pp.1-2
(2) 물관리와 토지이용간의 연계성 확보
최근의 물관리 계획과 관련하여 수자원과 수자원이 담겨있는 유역을 통합적으 로 관리하는 방향으로 전환되고 있음을 알게 된다. 이러한 움직임은 선진 외국을 중심으로 1990년대 이르러 자연과 인간의 공존을 추구하는 지속가능한 개발방식 이 활발하게 논의되면서 물관리 분야에도 접목된 것이다.2)
2) 미국의 경우, 1970년대 이전까지는 자연자원의 효율적 이용을 목적으로 주로 저수지 및 댐 건설 등을 주요내용으로 전개하였으나 1970～1980년대에 이르러서는 환경회복을 주요 목적으로 물관리 계획을 수립하였다. 최근 미국 캘리포니아주 수자원국에서 수립한 통합수자원관리계획(Water Plan Update . 2005)은 이러한 경향을 잘 나타내고 있다. 계획의 주요 쟁점 중의 하나가 환경보호 및 복원할 수 있는 방법으로 물관리를 해야 한다는 것이다. 이 중 생태계 복원개념으로서의 수자원계획과 국토이용계획 과의 통합을 제시하고 있는데, 이는 지속가능성을 확보하기 위한 주요 행동지침(Action to Ensure Sustainability)이 되고 있다. 주요행동지침을 보다 구체적으로 실행하기 위한 행동전략(Investing in the Right Choice)을 5개 부분으로 분류하여 상세한 전략을 명시하고 있다. 즉, 수질개선, 운영효율화의 개
우리나라의 경우에도 최근 이수, 치수와 하천환경계획의 통합 및 국토종합계 획과의 연계를 주요 골자로 물관리를 추진하고 있다.3) 즉, 최근 물관리의 방향은 생태계 복원개념으로서의 수자원계획과 국토이용계획과의 통합을 제시하고 있 으며, 이는 지속가능성을 확보하기 위한 주요 한 사항이 되고 있다. 국내외 물관 리 정책이 유역관리 개념으로 접근하는 이유는 유역단위로 할 경우, 물 뿐 만 아 니라 유역에 속한 모든 자원, 즉 수질, 수량, 토지, 생태, 하천과 관련된 자원을 종합적으로 관리할 수 있으므로 궁극적으로는 생태계 회복 효과가 있기 때문이 다.
이렇듯 지역의 물순환과 토지이용상태는 밀접한 연관관계를 갖으며, 최근의 연구에서도 이러한 부분이 강조되고 있다. 최지용 외(2003)의 연구에 의하면 유 역단위에서 효율적 관리를 위해서는 토지이용과의 연계 필요성을 언급하고 있 고, 특히 불투수면은 개발활동의 지표로서, 단위유역을 관리하는데 중요한 요소 임을 보여주고 있다4). 토지이용에 따른 불투수포장률은 유출용적계수간에는 양 의 상관관계가 있음을 알 수 있다(<그림 2-3> 참조).
선, 자원관리, 물수요 절감, 물수급 증대 등 5개부분이다. 이중 자원관리전략(Practice resource stewardship)은 주로 토지이용과 관련된 내용으로서 도시토지이용의 관리, 홍수터 관리, 함양지역의 보 호, 유역관리, 생태계 복원 등을 다루고 있다(California Water Plan Update. 2005. p.14, http://www.
waterplan.water.ca.gov/)
3) 1980년까지는 수질개선, 수량확보 차원에서 이수와 치수를 목적으로 정부의 일방적인 하천개수사업, 하천정화사업 등 토목사업, 개별사업단위로 진행되었다. 그러다가 1990년대에 이르러 환경성이 강조 되면서 친수와 생태계, 지역주민 등을 포함하는 유역통합관리로 전환하고 있다. 이는 ‘수자원장기종 합계획(Water Vision. 2020)'에서도 언급하고 있으며, 건전한 물활용과 안전하고 친근한 물환경 조성을 기본이념으로 이수, 치수와 하천환경계획의 통합 및 국토종합계획과의 연계, 중앙정부․지자체 및 지 역주민의 합의형성을 통한 사업추진을 주요전략으로 수립하였다(박선희. 2005).
4) 최지용․장수환. 2003. 「유역관리 효율화를 위한 불투수면 지표개발과 적용」. 한국환경정책평가연 구원
유출계수(Runoff Coefficient(Rv))
불투수포장률(Water imperviousness)
<그림 2-3> 유역내 불투수포장률과 유출용적계수간의 관계
자료 : Thomas R. Schueler. 1994
2) 분산식 빗물관리 관련 연구
(1) 계획․설계기법상의 연구
최근에 공간계획이 설계를 통해 물순환을 도모할 수 있도록 저부하형 설계 (LID; Low Impact Design)나 자연배수체계(Natural drainage system), 최적관리방 안(BMP's ; Best Management Practices) 등이 연구되고 있다.
저부하형 설계는 단지개발 시 대상지의 자연적 특성을 보전하고 이를 구체화 하기 위한 설계적 접근방법으로서, 개발로 인한 토양침식이나 침전, 유출 등을 관리하는 계획내용을 포함하고 있다.5) 이는 전통적으로 행해졌던 기술의 한계가 지속적으로 논의되면서 이를 대처할 수 있는 저부하형 설계기법들이 개발되고 1997년 PGDER(Prince George's County's Department of Environmental Resources)에 서 이와 관련된 매뉴얼을 개발하게 되었다(PGDER. 1997). 오클랜드 주의회(뉴질
5) Earl Shaver. 2000. Low Impact Design Manual for The Auckland Region. Auckland Regional Council. p.1
랜드)에서 발간한 저부하형 설계기법 매뉴얼(Low Impact Design Manual for The Auckland Region, Auckland Regional Council)은 빗물관리의 관점에서 우선적으로 실현가능한 저부하형 주거단지 설계 및 개발에 대한 새로운 대안을 제시하고 있 는 것이 특징이다. 저부하형 설계를 위해 주요하게 고려하고 있는 요소는 개발 후 CN(Curve Number, 유출곡선지수)변화를 최소화할 것과 첨두시간(Tp ; time to peak) 증가, 표면거칠기의 증가, 유출흐름의 지체, 저류공간의 확보6) 등을 제시하 고 있다.
자연배수체계는 자연지형이 갖는 배수 특성을 적용하고자 하는 것으로서 유출 수가 지표면의 낮은 지형을 따라 흘러가는 배수시스템을 말한다. 지표면 낮은 지 형에 모인 빗물이 지표면을 따라 흐르면서 요면에 저류되기도 하고 일부는 지하 토양층으로 침투되며, 일부는 공기중으로 증발산 되는 과정을 거치도록 설계하 는 것이다.7) 자연배수체계를 도입할 경우 수자원을 보전, 에너지 보전, 토양보전, 생태적 지속성 확보, 경관의 질적향상 등 다양한 이점이 제시되고 있다.8)
미국에서는 빗물 유출 및 오염물질 감소를 위해 최적관리방안(BMP's ; Best Management Practices)을 제시하고 있다. 이는 도시지역에서 빗물의 양적처리 뿐 아니라 수질개선 측면에서 빗물을 지역적으로 침투 및 저류시키는 방안을 중요 한 요소로 다루고 있다. 이를 단지 계획적 차원에서 접근할 수 있도록 매뉴얼을 개발하여 공간계획상에 적용을 유도하고 있으며 또한 단지계획가와 정책조정자 들에게 빗물관리를 위한 도구로서 이용하도록 하고 있다.9)
6) 표면거칠기를 증가시키기 위해 잔디수로, 녹지의 보전, 지붕녹화, 아스팔트, 콘크리트 등 불투수면을 제거하는 방안을 제시하고 있다. 또한 빗물유출시 그 흐름을 지체시키기 위해 개거형수로나 투수구덩 이, 투수연못 등을 설치하도록 하고 있다. 저류지는 영구저류지(retention pond)와 일시저류지(detention pond)로 구분되며, 전자는 총유출량과 수질을 콘트롤하는 효과가 있고 개발이전상태의 CN과 유사하 게 유지하고자 할 때 필요로 한다. 반면 후자는 첨두유출률을 낮추거나 홍수를 방지하기 위해 필요하 다.
7) 권경호. 1999. 유출수 저류․ 침투를 위한 자연배수체계 설계 지침에 관한 연구. 서울대학교 대학원 석사논문. p.2
8) Judy vann Gelderen. 1996. “Hand-on Approach to Recycling water in the landscape". Landscape Austrailia 1996(1) : pp.31-36.
9) Mondale, T. 2001. Minnesota Urban Small Sites BMP Manual－ Stormwater Best Management Practices for Cold Climates. Metropolitan Council Environmental Services.
(2) 기술 및 시설연구
국내에서 빗물을 침투․저류시키기 위해 개발되고 있는 기술 및 시설들은 주 로 빗물 유출저감이나 대체수자원 확보를 목적으로 이루어지고 있다. 빗물 유출 저감시설은 빗물의 직접유출을 억제하기 위하여 인위적으로 빗물을 지하에 침투 시키거나 저류시키는 시설을 말한다(자연재해대책법 제2조). 행정자치부와 방재 연구소를 중심으로 재해예방의 관점에서 시설 및 기술개발을 진행하고 있다.10) 한편, 대체수자원 확보를 목적으로 건설교통부와 건설기술연구원이 빗물을 저 류하여 이용하도록 이에 필요한 제반 기술 및 시스템을 개발하고 있다. 그러나 이러한 시설을 설치함에 있어 유출감소 측면에서는 효과가 있으나 유출이외에 증발산, 침투 등을 자연상태로 유지하기에는 한계가 있다.
환경부에서는 생태계의 기반인 토양의 활성화와 이로 인한 생물의 서식처 조 성에 초점을 맞추어 시스템을 개발하고 있다. 이는 물순환 뿐 아니라 생물다양성 을 확보하는 차원에서도 의의가 있다.
(3) 기존 관련연구의 한계
현재 국내에서 개발되고 있는 빗물관리기술이 대부분 지하부의 대규모 저류조 설치나 탱크 등 유출억제 및 빗물이용과 관련된 부분이다. 그러나 자연적인 물순 환 체계가 이루어지기 위해서는 유출 뿐 아니라 토양이나 식물에 의한 증발, 침 투, 저류가 자연계에서 일어나는 양상과 비슷해야 하며 이를 위한 기술개발 또한 요구되고 있다.
반면, 우리나라의 강우사상이나 도시의 개발양상으로 볼 때, 침투, 증발을 통 해 개발이전의 유출량만큼으로 관리하기에는 한계가 있다. 따라서 단지차원에서
10) 주로 투수성 포장과 침투통, 침투측구 등 현재의 도시관거시설에 직접적으로 적용 가능한 시설을 중심으로 개발하고 시범사업지구를 선정하여 각 시설의 총유출량 감소 및 첨두유출량 저감효과를 분석하였다. 이러한 분석결과를 바탕으로 건설교통부의 도시계획시설기준에관한규칙, 하천설계기 준, 환경부의 하수도정비기본계획수립지침 등에 명시함으로서 공간계획상 의무적으로 또는 이러한 시설을 권장하는 근거를 수립하고 있다. 특히 자연재해대책법 시행령에 빗물유출저감시설의 설치 및 설치 대상사업을 명시하고자 하는 계획이 있으며 이러한 사항은 공간계획상에서 구체적으로 실 현할 수 있는 계획수단이 되고 있다.
는 물순환 기능의 회복이라는 관점에서 접근하는 것이 바람직하며, 택지개발 등 도시적 차원에서는 유출량 제어를 목적으로 서로 병행되어야 할 것이다.
2. 분산식 빗물관리의 접근방법
1) 분산식 빗물관리의 개념
분산식 빗물관리(Decentralized rainwater management)는 지역 내에서 발생하는 유출수를 빗물이용 및 침투․저류시설 등을 이용하여 현지에서 처리하는 관리방 식이다.11) 이를 위해서는 빗물의 상태나 활용목적에 따라 전처리․이용․저류․
침투시설을 조합하여 계획하게 된다.
분산식 빗물관리의 주요목적은 자연적인 물순환 체계를 도모하는 것이다. 따 라서 유출지점에서 최대한 자연적인 증발산, 침투, 저류가 일어날 수 있도록 계 획하는 것을 원칙으로 한다. 자연적으로 가능하지 못할 경우에는 인위적으로 이 용, 저류시킴으로서 시간이 지남에 따라 자연계로 순환시키는 방법을 이용한다.
결과적으로 빗물의 침투, 증발량을 늘임으로서 유출률을 줄인다는 개념이며, 투 수포장면의 증대, 지붕녹화, 지표상의 침투, 저류연못 등 다양한 방법론을 제시할 수 있게 된다.
그러나 우리나라의 강우사상이나 도시의 개발양상으로 볼 때, 침투, 증발을 통 해 개발이전의 유출량만큼으로 컨트롤할 수 없게 된다. 따라서 부분적으로 지하 부의 대규모 저류조나 탱크 등을 설치함으로서 유출억제를 병행하는 것이 필요 하다.
11) 여기에서 빗물의 용어를 rainwater로 쓴 이유는 기존의 토목분야에서 다루었던 빗물의 의미, 즉 stormwater와 다른 의미를 갖기 때문이다. stormwater는 주로 강우강도가 큰 강우량에 대해 이를 지역 밖으로 배제해야 하는 대상으로 인식하고 있다. 반면, 본 연구에서 사용하는 rainwater, 빗물은 일상 적인 강우량에 대해서도 이를 증발, 침투, 저류하기 위한 대상으로서 정의하기 때문이다.
2) 분산식 빗물관리의 접근방법
분산식 빗물관리는 적용하고자 하는 공간 위계에 따라 접근방법이 달라진다.
건축물을 포함한 개별대지에서 빗물을 자연적으로 처리하는 방법과 단지규모로 개발될 경우의 방법이 달라진다. 이는 주로 침투․저류시설을 설치하기 위한 토 지확보 여부에 따라 시설의 종류 및 규모가 달라지기 때문이다. 또한 여러 개의 단지로 개발되는 지역차원의 경우 공공 오픈스페이스 확보가 용이하기 때문에 공공시설이나 공원 등지에 대규모 시설이 적용가능하다(<표 2-1 >참조).
일차적으로 개별 대지에서 빗물을 분산식으로 처리하는 방법은 다음과 같다.
건축면에 떨어진 빗물을 일시적으로 침투, 저류하기 위해 지붕녹화를 적용할 수 있으며, 또는 빗물이용을 목적으로 저장조를 설치하고 이곳에서 월류되는 빗물 은 연결된 침투․저류시설로 보내지도록 한다(<그린 2-4> 참조). 이 때 건축물의 용도에 따라 물수요가 많은 상업건물이나 체육시설, 유원지 등 단일 건축물에서 는 빗물이용을 우선적으로 고려하는 것이 경제적이다. 일반주택의 경우에는 물 순환을 고려하여 침투를 주목적으로 할 것인지를 결정한다.
<그림 2-4> 개별대지에서의 분산식 빗물관리 예
단일 사업주체에 의해 일정규모 이상 개발하는 단지의 경우 빗물이용․침투․
저류를 복합적으로 적용할 수 있다. 이는 단지계획 초기에 우선적으로 투수면 확 보가 가능하며, 소방용이나 조경용, 비상용수를 확보하기 위해 빗물이용도 가능 하기 때문이다. 더욱 중요한 것은 이러한 빗물침투․저류시설의 설치로 인해 지 역적 미기후의 개선, 토양기능의 확립, 토양에 의한 수질개선 효과 등 다양한 생 태적 기능을 회복할 수 있기 때문이다. 이러한 시설설치로 인해 경관적 가치도 높일 수 있게 된다. 단지차원에서 처리되지 못한 빗물은 각 시설과 연결된 우수 관거 및 지역단위의 2차 저류지로 원류시키는 것이 요구된다(<그림 2-5> 참조).
* 주택에서의 이용 - 청소용 - 화장실용
- 세탁용
- 정원용
지붕으로부터 집수
단지내 대규모 저장시설
* 단지내 외부 공간에서 확보 - 조경용 - 소방용
- 비상용 침투
원류 강우
<그림 2-5> 단지차원에서의 분산식 빗물관리 예
자료 : 이태구 외. 2005. p.64
지역차원에서는 특히 택지개발사업과 같이 신규로 개발되는 지역에서는 토지 이용계획 단계에서 토지확보가 가능하므로 공원이나 하천 주변에 대규모 저류지 등 시설계획이 가능하다. 대규모 저류지는 유출저감과 수해방지의 효과가 있으
며, 이는 도시의 존립 중 가장 기본적인 요소인 안정성을 확보하는 측면에서 중 요하다. 특히 우리나라와 같이 집중호우로 인해 수해피해가 빈번하게 발생하는 지역에서는 우선적으로 적용해야 하는 방안이다. 이러한 시설은 침투시설 보다 비교적 규모가 크고 지역적으로 한곳에서 처리하기 때문에 초기 투자비용이 많 이 든다. 그러나 저류지의 기능 뿐 아니라 옥외공간의 수공간이나 운동장 등 다 목적으로 이용되는 예가 있어 국내에서 적용 예가 많다.
구분 개별 대지 단지차원 도시․지역차원
처리 단계
발생지점에서의 처리 (source control)
단지에서의 처리 (site control)
지역․지구에서의 처리 (district control) 주요
형태 빗물이용, 침투1) 이용, 침투, 저류 침투, 저류
목적 수원확보 자연적 물순환 체계의 회복 수해방지, 유출억제
계획 시설
집수/저장시설, 전처리 시설, 이용시설, 투수포 장재, 침투시설 등
투수포장재, 개거형 침투시설, 저류연못, 인공구조물 형태의 침투시설 등
도로주변의 침투시설, 자연형태의 저류연못, 인공형태의 저류시설 1) 현행 도시지역에서 개별필지로 개발되는 대부분의 토지는 높은 불투수포장면적을 갖고 있
다. 따라서 지금 상태로는 개별대지에서 침투를 유도할 수 없으나 앞으로 도시환경 개선을 위해서는 불필요한 불투수면을 투수면으로 대체함으로써 침투를 유도하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
<표 2-1> 공간계획 위계에 따른 분산식 빗물관리의 접근방향
3. 분산식 빗물관리계획의 주요내용
분산식 빗물관리 계획에서 주요하게 결정해야 하는 내용은 다음과 같다(<그림 2-6> 참조).
첫째, 총 유출량의 얼마만큼을 분산식으로 처리할 것인가이다. 적용지역의 강 우특성과 개발전․후 유출증가량을 고려하여 처리목표량을 산출하게 된다.
둘째, 어떠한 시설을 적용할 것인가이다. 대상지의 물리적 특성, 공간적 조건 을 고려하여 시설을 선정하고 설치할 수 있는 지역을 선정해야 한다. 침투․저류 시설을 설치할 수 있는 가용토지의 여부, 대상지의 토양투수계수 등을 고려하여
산출하게 되는데, 이를 결정하기 위해서는 기존의 분산식 빗물관리 시설, 제품의 평가를 토대로 이루어진다.
셋째, 얼마만한 규모로 계획할 것인가를 결정한다. 이를 위해서는 각 시설에 대한 설계기준, 지침, 시방서를 토대로 각 시설의 용량을 산정한다.
계 획 내 용
분 산 식 처 리 목 표 량
적 용 시 설 선 정 및 적 지 분 석
적 용 시 설 의 규 모 산 정
고 려 요 소
강 우 특 성
지 역 특 성
시 설 특 성
물 리 적 특 성 공 간 적
특 성
이 용 침 투 저 류
해 당 자 료
•재 현 빈 도
•지 속 기 간
•강 우 강 도
•단 기 침 투 , 저 류 량
•장 기 침 투 , 저 류 율
•수 질 개 선 효 과
•적 용 가 능 공 간
•주 재 료
•비 용
•토 양 의 투 수 계 수
•지 하 수 위
•경 사
•불 투 수 포 장 율
•지 반 유 형 별 녹 지
•건 축 물 과 의 이 격 거 리 계 획 내 용
분 산 식 처 리 목 표 량
적 용 시 설 선 정 및 적 지 분 석
적 용 시 설 의 규 모 산 정
고 려 요 소
강 우 특 성
지 역 특 성
시 설 특 성
물 리 적 특 성 공 간 적
특 성
이 용 침 투 저 류
해 당 자 료
•재 현 빈 도
•지 속 기 간
•강 우 강 도
•단 기 침 투 , 저 류 량
•장 기 침 투 , 저 류 율
•수 질 개 선 효 과
•적 용 가 능 공 간
•주 재 료
•비 용
•토 양 의 투 수 계 수
•지 하 수 위
•경 사
•불 투 수 포 장 율
•지 반 유 형 별 녹 지
•건 축 물 과 의 이 격 거 리
<그림 2-6> 분산식 빗물관리계획의 주요내용 및 고려요소
자료 : 한영해. 2005. p.51
위의 계획내용 들을 결정하기 위해서는 다양한 요소에 대해 검토, 분석이 이루 어져야 한다. 이는 해당지역의 물리적, 사회적, 환경적 조건 등을 면밀히 검토한 후 그 지역에 맞는 계획내용을 수립해야 하기 때문이다. 분산식 빗물관리계획을 수립하기 위하여 검토되어야 할 요소를 다음과 같이 3가지로 구분할 수 있다.12)
첫째, 자연요소(natural factor)로 해당지역의 강우강도, 강우사상의 경향, 토양 의 특성 특히 투수능력, 지하수위 등이다. 빗물의 침투량은 토양의 공극률에 의 해 영향을 받으며 또한 지하수위 조건에 따라 적용되는 시설의 종류가 달라지기 때문이다.13) 해당지역의 자연특성을 고려하여 분산식과 관거에 의한 집중식 빗
12) Sieker. 1999. p.3
물관리 체계를 어느 정도 조합하여야 할 것인가를 결정하는 주요요소가 되기 때 문이다.
둘째, 질적요소(quality factor)로 해당지역 내 불투수지역의 오염정도를 고려해 야 한다. 유출되는 빗물의 수질은 해당지역의 대기오염 및 불투수지역의 오염정 도에 따라 크게 영향을 받기 때문이며, 이는 빗물이용 및 침투․저류의 형태를 결정하는 주요 요소가 된다.
셋째, 토지이용요소(land use factor)로서 건축물의 유형, 토지이용현황, 시설도 입이 가능한 공간에 대한 분석이 필요하다. 토지는 빗물을 처리하기 위해 지하에 시설을 설치할 때 뿐 아니라 지상부에 침투․저류시설을 설치하기 위해서도 일 정 공간을 필요로 하기 때문이다.14) 이러한 요소들은 각각의 지역적 현황에 적합 한 시설을 선정하기 위하여 시설 선정의 기준이 되기 때문이다.
13) 지표면과 지하수위와의 거리, 지하수의 경사, 지하수의 깊이와 방향, 지하수위의 계절적 변화를 고려 하여 시설계획이 이루어져야 한다(Urbonas. Stahre. 1993).
14) 비용측면에서도 토지이용가능성, 노동력, 대상지의 토지이용현황, 시설의 경제적 규모를 결정하는 것이 중요하다. 따라서 지가가 낮은 지역에서는 더욱 경제성이 있게 되며, 신개발지역의 경우 기존 지역에 비해 침투․저류시설 설치를 위한 공간확보가 상대적으로 유리하기 때문에 더욱 적용가능성 이 높아지게 된다(UNEP. 2002).
3
C ․ H ․ A ․ P ․ T ․ E ․ R ․ 3
도시개발에 의한 물순환 변화 현황 및 문제점
도시개발에 의한 물순환 변화 현황을 분석하고 이러한 변화가 공간계획상에 수용․해 결되지 못하는 문제점을 제도적 관점에서 살펴보았다. 택지개발 단계에서는 개발 전 보다 약 10～20%, 단지개발이 이루어진 후에는 10～40% 정도 유출량이 증가되는 것 으로 분석되었다. 한편 공간계획과 관련된 법이나 지침에서 물순환이라는 주요 원칙 은 제시하고 있으나, 실천할 만한 구체적인 수단과 계획을 수립하고 평가하는데 필요 한 관련 정보가 미흡하다는 것을 문제점으로 제시하였다.
1. 도시지역의 빗물관리 현황
1) 강우사상의 특성
우리나라에서 중앙집중식 빗물관리시설을 적용하는 이유 중의 하나가 여름에 집중되는 강우량을 빠르게 처리해야 하기 때문이다. 따라서 빗물관리에서 강우 특성을 파악하는 것은 필수요소이다. 이것은 분산식에서도 마찬가지이다. 어느 시기에 얼마만큼의 비가 오느냐에 따라 빗물관리의 방법이나, 적용시설이 다르 게 된다.
우리나라는 연평균 강우량의 70%가 여름철에 집중되며, 특히 7,8월에 연간강 우량의 절반 정도를 차지한다. <그림 3-1>에서 보는 바와 같이, 최근 5년간 7,8월 집중강우 현상이 두드러지며 2001년에는 7월 한 달간 연평균 강우량의 50%가 발
생했음을 알 수 있다.
0 100 200 300 400 500 600 700 800
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
월
강우량(mm)
평균강우량(1971-2000) 최근5년 평균강우량 2001년 강우량
<그림 3-1> 국내 강우특성
자료 : 김연희 외. 2005. p.172
이상기후현상은 여러 가지 원인이 있으나 도시화로 인한 열섬효과도 그 원인 중의 하나로 제시되고 있다. 도시화로 인한 물리적 특성이 불투수포장면 확대인 것을 감안할 때, 이를 처리하기 위한 관거용량은 더 증가할 것으로 예측된다. 서 울시의 경우 40년 전에 비해 집중호우 횟수가 6배가량 증가하였으며, 특히 1990 년 이후에 두드러지고 있다(<그림 3-2> 참조). 강우빈도의 경우 1990-2000년대 20
㎜/hr이상의 강우강도 발생빈도가 1960년대에 비해 약 7배 이상 많아진 것으로 나타났다15)(<그림 3-3>참조).
이렇듯 강우특성의 변화는 최근의 우수유출억제시설이나 홍수피해 방지를 위 한 저류지 조성 등 빗물관리의 접근방법에도 여러 가지 영향을 미치게 되었다.
또한 지속적으로 관거의 용량을 증가시키는 것만으로는 해결하는데 한계가 있다 는 점이 지적되고 있다.
15) 서울에서 시간당 20㎜이상의 집중호우가 내린 횟수가 1961-1970년 10년간 9번이었으나 1970년대 15 번, 1980년대 24번, 1990년엔 61회로 급등한 것으로 나타났다(김연희 외. 2005. pp.165-183)
